CN110983485A - 一种原液着色皮芯再生聚酯纤维及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及原液着色皮芯再生聚酯纤维及其制备方法，包括S1原液着色皮层组分制备：将预处理后的环保色粉和再生聚酯粉体按重量比为20～26：74～80的比例混合制成原液着色再生聚酯母粒；接着将该原液着色再生聚酯母粒与再生聚酯切片以4～15：85‑96的比例在真空下混合，经120～130℃连续干燥后，制成所述原液着色皮层组分；S2皮芯型再生复合纤维原丝制备：将原液着色皮层组分与作为芯层组分的再生聚酯切片在各自螺杆挤压机内挤压熔融成熔体，制成皮芯型再生复合纤维原丝，控制熔体温度为282‑290℃，原液着色皮层组分与芯层组分间重量比为15～25:85～75，纺丝速度650～1000m/min；S3原液着色皮芯再生聚酯纤维制备：经原丝后牵伸工艺过程将丝束经干燥，冷却切断，制得皮芯结构原液着色再生聚酯纤维。

Description

一种原液着色皮芯再生聚酯纤维及其制备方法

技术领域

本发明属于合成纤维生产技术领域，具体涉及一种原液着色皮芯再生聚酯纤维及其制造方法。

背景技术

皮芯型复合纤维是指两种组分聚合物分别沿纤维纵向连续形成皮层和芯层的复合纤维。根据皮与芯之间的排列方式，分为同芯型、偏心型、异形皮芯型及多层皮芯型等形式，以同芯型最为常见。

各种不同特性的皮芯型复合纤维可用来制作自粘合织物，如日本窒素公司开发的ES纤维；导电或抗静电织物，如轮胎帘子线；仿真丝及仿毛织物以及有机光导纤维等。

在材料选择上，皮芯型纤维中多以熔点较低的PE为皮层，以熔点较高的PP为芯层，该类产品大多用于儿童及妇女卫生用品。近年来，以尼龙PA6为皮层、聚酯PET为芯层的皮芯型纤维也有报道，通过充分利用PA6与橡胶之间的优良粘合性，以及发挥PET的刚性和高模量的特点，该纤维主要用于制造轮胎帘子线。制造该纤维时，适当提高PET的比例可以降低生产成本,同时可以提高复合纤维的模量。

聚酯是全世界用量最大、用途最为广泛的高分子材料之一，凭借其优越的性能，已经被广泛地应用于纺织纤维、包装材料和膜介质等领域。合成纤维用聚酯是以石油化工产品为原料制成的，其物理和化学性质稳定，但存在着使用后废弃物无法分解的问题。同时，石油是不可再生资源，以其衍生品作为原料，成本越来越高。随着消费量的不断增长和环保意识的不断增强，聚酯废料再生利用的重要性越来越受到人们的广泛关注和接受。近年来，循环再生的理念已成为当今时代的主旋律，市场前景广阔。

近年来，有些厂家采用回收PET来生产纤维，这不仅进一步降低了产品成本，而且对废旧物资的回收、利用以及环境保护具有积极的意义。

我国累计聚酯废瓶社会存量约1000万吨，其中多数为一次性使用，如果不回收利用，既造成资源浪费，也严重污染环境。利用废料生产再生聚酯纤维，可降低成本，减少石油资源的消耗，提升综合经济效益，对化纤行业可持续发展具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种原液着色皮芯再生聚酯纤维及其制备方法，该聚酯纤维采用再生聚酯切片等为主要原料，通过纺前着色和皮芯复合技术，制成原液着色皮芯再生聚酯纤维。为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案概括如下：

以再生聚酯切片与色母粒共混制得皮层组分，与芯层组分在各自螺杆挤压机内挤压、熔融成熔体，制成双组分原液着色皮芯结构再生聚酯纤维原丝；经原丝后牵伸工艺过程将丝束经干燥，冷却切断，制得皮芯结构原液着色再生聚酯纤维，该纤维具有皮芯双组份及颜色。其中芯层原料亦选用回收、再生材料制备的再生聚酯切片，符合环保产业政策和循环经济利用。

本发明的第一方面，提供了原液着色皮芯再生聚酯纤维的制备方法，包括如下步骤：

S1：原液着色皮层组分制备

S1.1环保色粉的预处理

向环保色粉中加入硅烷基偶联剂，在101℃-114℃下充分混合20min-40min，入袋并封口备用，优选为105～110℃；

S1.2再生聚酯粉体的预处理

向再生聚酯粉体中加入纳米硬脂酸钙，充分混合、干燥，入袋并封口备用，其中，纳米硬脂酸钙的加入量为再生聚酯粉体重量的0.001％～0.008％，优选0.005％；

S1.3色母粒制备

将预处理后的环保色粉和再生聚酯粉体按重量比为20～26：74～80的比例混合后，经螺杆挤出机挤出、牵条过水槽冷却，切粒，过筛混合，干燥制得色母粒，并将色母粒冷却后装袋；

S1.4原液着色皮层组分制备

将该原液着色再生聚酯母粒与再生聚酯切片以4～15：85-96的比例在真空状态下混合，经120～130℃连续干燥后，制成所述原液着色皮层组分。

S2：皮芯型再生复合纤维原丝制备

将原液着色皮层组分与作为芯层组分的再生聚酯切片在各自螺杆挤压机内挤压、熔融成熔体，控制熔体温度为282-290℃，皮层和芯层成分的熔体经同心皮芯喷丝板孔汇合后从喷丝孔喷出，再经纺丝、环吹风冷却、卷绕上油、落桶成型后制成皮芯型再生复合纤维原丝。

该步骤中，原液着色皮层组分与芯层组分之间的重量比为15～25:85～75；纺丝速度为650～1000m/min；卷绕所用油剂为体积分数为0.15％～0.20％的抗静电剂油剂，螺杆分区温度设定为282℃～285℃～282℃。

S3：原液着色皮芯再生聚酯纤维制备

步骤S2制备得到的皮芯型再生复合纤维原丝经集束、一级牵伸、二级牵伸、叠丝、卷曲、上油、烘干定型、切断工序后制得所述原液着色皮芯再生聚酯纤维。

该步骤中，一级牵伸为油浴牵伸，油浴温度为85℃～90℃；二级牵伸为过热蒸汽牵伸，在牵伸时进行紧张热定型，过热蒸汽温度为140℃～145℃，两级牵伸的最高牵伸速度为190m/min。烘干定型时，烘箱干燥区的温度设定为110℃±5℃、定型区温度130℃±5℃，干燥定型时间12min～15min。

优选的，在S1.1中，硅烷基偶联剂的添加量为环保色粉重量的0.4％-1.1％。硅烷基偶联剂为十二烷基甲基二乙氧基硅烷、十二烷基三甲氧基硅烷以及十六烷基甲基二乙氧基硅烷中的任意一种或多种组合，优选二烷基三甲氧基硅烷。

优选的，在S1.3中，用再生聚酯作为色母粒的载体主要是为了在S1.4的皮层组分制备过程中，使色母粒与聚酯切片经螺杆挤压熔融时有较好的相容性。

本发明中，再生聚酯粉体为由熔点≥240℃且不含消光剂的再生聚酯切片研磨成的粉体。

环保色粉选自C.I.颜料白6、C.I.颜料白18：1、C.I.颜料红101、C.I.颜料红49：1、C.I颜料红68、C.I颜料黄32、C.I.颜料黄16、C.I.颜料黑11、C.I.颜料黑15、C.I.溶剂黄19、C.I.颜料橙24、C.I.颜料紫3、C.I.颜料蓝10、酞菁蓝B、C.I.颜料蓝29、C.I颜料蓝17：1、C.I颜料绿8、耐晒翠绿色淀、环保炭黑FR8150和环保炭黑FR5200中的一种或两种及以上混合物。

本发明的第二方面，提供了按照上述制备方法制备得到的制备得到的原液着色皮芯再生聚酯纤维。

通过测试，本发明制备的原液着色皮芯再生聚酯纤维指标满足：断裂强度≥3.0cn/dtex，断裂伸长率≥40％，线密度≥3.2dtex，卷曲数≥10个/25mm，卷曲率≥11％，纤维比电阻≥1.8×106Ω.cm，纤维180℃、3min升华色牢度4～5级。

本发明的有益效果在于：

1.采用皮层着色，节省色粉使用量，而且有利于色母粒共混熔融纺丝时与再生聚酯切片的相容及稳定分散，色牢度高。

2.皮层、芯层组分以再生聚酯切片为主，实现可回收再利用，节省原辅材料和降低成本，节能降耗，环境友好。

3.本发明方法制备的原液着色皮芯再生聚酯纤维产品质量稳定，生产效率高，其中皮、芯组分采用回收、再生料，节省原生资源的利用，降低综合经济成本。

4、本发明采用的再生聚酯切片原料不含有也不产生对人体有害的化学物质和成分，由其制备得到的复合纤维是一种无毒、绿色、高效的功能纺织品。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明，应理解这些实施例仅用于说明本发明，而不用于限制本发明的应用范围。

实施例1：3.33dtex×51mm黑色皮芯复合再生聚酯纤维的制备

本实施例所用再生聚酯选择市售再生聚酯切片，不含消光剂；所用硅烷偶联剂为十二烷基甲基二乙氧基硅烷。

S1：原液着色皮层组分制备

S1.1环保色粉的预处理

将高速混合机温度设定至105℃并加热，启动混合机低速运转，将一定重量的环保炭黑FR8150粉体倒入混合机内，随后将混合机切换至高速运转，待混合机到达设定温度105℃后，加入硅烷偶联剂对色粉预处理25min。所加入硅烷偶联剂的重量为黑色色粉重量的0.6％，随后将预处理过的色粉放入袋内并封口。

S1.2再生聚酯粉体的预处理

将高速混合机温度设定至115℃并加热，启动混合机先低速运转再切换至高速运转；将一定重量50目的再生聚酯粉体加入高速混合机，待混合机到达设定温度后，再加入纳米硬脂酸钙混合干燥2h。纳米硬脂酸钙的加入量为再生聚酯粉体重量的0.003～0.007％，优选0.005％。随后将处理过的再生聚酯粉体放入袋内并封口。

S1.3黑色母粒制备

分别将预处理过的黑色粉体和再生共聚酯粉体倒入单独的料仓，经失重式计量器分别计量，将再生聚酯粉体和环保色粉按74wt％：26wt％比例落入带搅拌机的喂料仓混合，经螺杆挤出机挤压熔融，牵条过水槽冷却，切粒，过筛混合，干燥制得黑色色母粒，将黑色色母粒冷却后装袋并封口。

S1.4原液着色皮层组分制备

将再生聚酯切片和黑色色母粒分别投入VC352真空转鼓干燥机，在125℃及真空状态下干燥10h；而后将干燥后的再生聚酯切片风送入纺丝料仓，将干燥后的黑母粒用人工装袋投入色母粒料仓，然后用失重式计量器分别对再生聚酯切片和黑母粒计量，按94wt％：6wt％比例搅拌均匀混合，制成皮层组分。

S2黑色皮芯复合再生聚酯纤维原丝制备

按皮层组分与芯层组分20wt％:80wt％比例，将皮层组分、芯层组分在各自螺杆挤压机内挤压、熔融成熔体，控制熔体温度为285℃，皮层和芯层成分的熔体经同心皮芯喷丝板孔汇合后从喷丝孔喷出，再经纺丝、环吹风冷却、卷绕上油、落桶成型制成双组分圆形截面黑色皮芯复合再生聚酯原丝。

其中，芯层组分为再生聚酯切片，卷绕所用油剂为0.15％～0.20％浓度的抗静电剂油剂，纺速1050m/min，螺杆温度282℃～285℃～282℃。

S3：原丝后处理

将黑色皮芯复合再生聚酯原丝经后纺集束，油浴槽里进行第一级牵伸，蒸汽箱加热进行第二级牵伸，紧张热定型，叠丝，卷曲，输送带输送，冷却，将卷曲丝束切成规定51mm长度的黑色皮芯复合再生聚酯短纤维。

原丝后牵伸时，一级牵伸为油浴牵伸，油浴槽为纯水，油浴温度为85℃～90℃；二级牵伸为过热蒸汽牵伸，在牵伸时进行紧张热定型，过热蒸汽温度为140℃～145℃，两级牵伸的最高牵伸速度为190m/min。烘干定型时，烘箱干燥区的温度设定为110℃、定型区温度125℃，干燥定型时间12minmin。

抽检纤维：黑色皮芯复合再生聚酯纤维线密度3.33dtex、断裂强度：3.5cN/dtex、断裂伸长率44％、卷曲数10.8个/25mm、卷曲率13％、纤维比电阻1.86Ω.cm，纤维180℃、3min升华色牢度4.5级。

实施例2 3.33dtex×51mm蓝色皮芯复合再生聚酯纤维的制备

本实施例中所用再生聚酯选择市售再生聚酯切片，不含消光剂；所用硅烷偶联剂为十二烷基三甲氧基硅烷。

S1：原液着色皮层组分制备

S1.1环保色粉的预处理

将高速混合机温度设定至110℃并加热，启动混合机低速运转，将一定重量的C.I.颜料蓝29粉体倒入混合机内，随后将混合机切换至高速运转，待混合机到达设定温度后，加入硅烷偶联剂对色粉预处理30min。所加入硅烷偶联剂的重量为C.I.颜料蓝29粉体重量的1.0％，随后将预处理过的色粉放入袋内并封口。

S1.2再生聚酯粉体的预处理

将高速混合机温度设定至120℃并加热，启动混合机先低速运转再切换至高速运转；将一定重量50目的再生聚酯粉体加入高速混合机，待混合机到达设定温度后，再加入纳米硬脂酸钙混合干燥2h。纳米硬脂酸钙的加入量为再生聚酯粉体重量的0.003～0.007％，优选0.005％。随后将处理过的再生聚酯粉体放入袋内并封口。

S1.3蓝色母粒制备

分别将预处理过的蓝色粉体和再生共聚酯粉体倒入单独的料仓，经失重式计量器分别计量，将再生聚酯粉体和环保色粉按78wt％：22wt％比例落入带搅拌机的喂料仓混合，经螺杆挤出机挤压熔融，牵条过水槽冷却，切粒，过筛混合，干燥制得蓝色色母粒，将蓝色色母粒冷却后装袋并封口。

S1.4原液着色皮层组分制备

将再生聚酯切片和黑色色母粒分别投入VC352真空转鼓干燥机，在130℃及真空状态下干燥12h；而后将干燥后的再生聚酯切片风送入纺丝料仓，将干燥后的黑母粒用人工装袋投入色母粒料仓，然后用失重式计量器分别对再生聚酯切片和蓝母粒计量，按92wt％：8wt％比例搅拌均匀混合，制成皮层组分。

S2蓝色皮芯复合再生聚酯纤维原丝制备

按皮层组分与芯层组分18wt％:82wt％比例，将皮层组分、芯层组分在各自螺杆挤压机内挤压、熔融成熔体，控制熔体温度为285℃，皮层和芯层成分的熔体经同心皮芯喷丝板孔汇合后从喷丝孔喷出，再经纺丝、环吹风冷却、卷绕上油、落桶成型制成双组分圆形截面蓝色皮芯复合再生聚酯原丝。

其中，芯层组分为再生聚酯切片，卷绕所用油剂为0.15％～0.20％浓度的抗静电剂油剂，纺速1100m/min，螺杆温度282℃～285℃～282℃。

S3：原丝后处理

将蓝色皮芯复合再生聚酯原丝经后纺集束，油浴槽里进行第一级牵伸，蒸汽箱加热进行第二级牵伸，紧张热定型，叠丝，卷曲，输送带输送，冷却，将卷曲丝束切成规定51mm长度的蓝色皮芯复合再生聚酯短纤维。

原丝后牵伸时，一级牵伸为油浴牵伸，油浴槽为纯水，油浴温度为85℃～90℃；二级牵伸为过热蒸汽牵伸，在牵伸时进行紧张热定型，过热蒸汽温度为140℃～145℃，两级牵伸的最高牵伸速度为190m/min。烘干定型时，烘箱干燥区的温度设定为110℃、定型区温度130℃，干燥定型时间15minmin。

抽检纤维：蓝色皮芯复合再生聚酯纤维线密度3.29dtex，断裂强度:3.6cN/dtex，断裂伸长率46％，卷曲数10.9个/25mm，卷曲率12％，纤维比电阻1.9Ω.cm，纤维180℃、3min升华色牢度4.5级。

以上已对本发明创造的较佳实施例进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明创造精神的前提下，还可作出种种的等同的变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (9)

1.一种原液着色皮芯再生聚酯纤维的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1：原液着色皮层组分制备

将预处理后的环保色粉和再生聚酯粉体按重量比为20～26：74～80的比例混合后，熔融挤出制成原液着色再生聚酯母粒；接着将该原液着色再生聚酯母粒与再生聚酯切片以重量比4～15：85-96的比例在真空状态下混合，经120～130℃连续干燥后，制成所述原液着色皮层组分，

所述环保色粉的预处理方法为：向环保色粉中加入硅烷基偶联剂，在101℃-114℃下充分混合20min-40min，入袋并封口备用，

所述再生聚酯粉体的预处理方法为：向再生聚酯粉体中加入纳米硬脂酸钙，充分混合、干燥，入袋并封口备用；

S2：皮芯型再生复合纤维原丝制备

将所述原液着色皮层组分与作为芯层组分的再生聚酯切片在各自螺杆挤压机内挤压、熔融成熔体，控制熔体温度为282-290℃，皮层和芯层成分的熔体经同心皮芯喷丝板孔汇合后从喷丝孔喷出，再经纺丝、环吹风冷却、卷绕上油、落桶成型后制成皮芯型再生复合纤维原丝，

所述原液着色皮层组分与芯层组分之间的重量比为15～25:85～75，纺丝速度为650～1000m/min；

S3：原液着色皮芯再生聚酯纤维制备

步骤S3制备得到的皮芯型再生复合纤维原丝经集束、一级牵伸、二级牵伸、叠丝、卷曲、上油、烘干定型、切断工序后制得所述原液着色皮芯再生聚酯纤维，

二级牵伸时进行紧张热定型，热定型温度为140～150℃；烘干定型时，烘箱干燥区的温度设定为110℃±5℃、定型区温度130℃±5℃，干燥定型时间12min～15min。

2.根据权利要求1所述的原液着色皮芯再生聚酯纤维的制备方法，其特征在于：

其中，S1中的环保色粉的预处理方法中，硅烷基偶联剂的添加量为所述环保色粉重量的0.4％-1.1％；

所述硅烷基偶联剂为十二烷基甲基二乙氧基硅烷、十二烷基三甲氧基硅烷以及十六烷基甲基二乙氧基硅烷中的任意一种或多种组合。

3.根据权利要求1所述的原液着色皮芯再生聚酯纤维的制备方法，其特征在于：

其中，S1中的再生聚酯粉体的预处理方法中，纳米硬脂酸钙的加入量为所述再生聚酯粉体重量的0.001％～0.008％。

4.根据权利要求3所述的原液着色皮芯再生聚酯纤维的制备方法，其特征在于：

其中，所述再生聚酯粉体的熔点≥240℃，且不含消光剂。

5.根据权利要求1所述的原液着色皮芯再生聚酯纤维的制备方法，其特征在于：

其中，所述环保色粉选自C.I.颜料白6、C.I.颜料白18：1、C.I.颜料红101、C.I.颜料红49：1、C.I颜料红68、C.I颜料黄32、C.I.颜料黄16、C.I.颜料黑11、C.I.颜料黑15、C.I.溶剂黄19、C.I.颜料橙24、C.I.颜料紫3、C.I.颜料蓝10、酞菁蓝B、C.I.颜料蓝29、C.I颜料蓝17：1、C.I颜料绿8、耐晒翠绿色淀、环保炭黑FR8150和环保炭黑FR5200中的一种或两种及以上混合物。

6.根据权利要求1所述的原液着色皮芯再生聚酯纤维的制备方法，其特征在于：

其中，步骤S1中，原液着色再生聚酯母粒与再生聚酯切片在真空状态下混合后，经120～130℃连续干燥8～15h，制成所述原液着色皮层组分。

7.根据权利要求1所述的原液着色皮芯再生聚酯纤维的制备方法，其特征在于：

其中，步骤S2中，卷绕所用油剂为体积分数为0.15％～0.20％的抗静电剂油剂，纺丝速度为1050～1100m/min，螺杆分区温度设定为282℃～285℃～282℃。

8.根据权利要求1所述的原液着色皮芯再生聚酯纤维的制备方法，其特征在于：

其中，步骤S3中，一级牵伸为油浴牵伸，油浴温度为85℃～90℃；二级牵伸为过热蒸汽牵伸，过热蒸汽温度为140℃～145℃，两级牵伸的最高牵伸速度为190m/min。

9.根据权利要求1～8任一项所述的原液着色皮芯再生聚酯纤维的制备方法制备得到的原液着色皮芯再生聚酯纤维。